Ácidos e Bases

Fator que Controlam a Força Relativa dos Ácidos e Bases

A Polaridade do XHbond

Quando todos os outros fatores são mantidos constantes, os ácidos se tornam mais fortes à medida que o XHbond se torna mais polar. Os hidretos não metálicos de segunda linha, amostra forex, tornam-se mais ácidos à medida que a diferença entre a eletronegatividade dos átomos X e H aumenta. HF é o mais forte destes quatro ácidos, e CH4 é um dos ácidos Brnsted mais fracos conhecidos.

HF Ka = 7.2 x 10-4 PT = 1,8
H2O Ka = 1,8 x 10-16 PT = 1.2
NH3 Ka = 1 x 10-33 PT = 0.8
CH4 Ka = 1 x 10-49 PT = 0.4

Quando estes compostos actuam como um ácido, uma ligação H-X é quebrada para formar iões H+ e X. Quanto mais polar esta ligação, mais fácil é formar estes iões. Assim, quanto mais polar a ligação, mais forte é o ácido.

Uma solução de HF 0,1 M é moderadamente ácida. A água é muito menos ácida e a acidez do amoníaco é tão pequena que a química das soluções aquosas deste composto é dominada pela sua capacidade de agir como uma base.

HF pH = 2.1
H2O pH = 7
NH3 pH = 11.1

O Tamanho do Átomo X

À primeira vista, podemos esperar que HF, HCl, HBr e HI se tornem ácidos mais fracos à medida que descemos nesta coluna da tabela periódica porque a ligação X-H se torna menos polar. Estes ácidos tornam-se mais fortes à medida que descemos esta coluna.

Isto ocorre porque o tamanho do átomo X influencia a acidez da ligação X-H. Os ácidos tornam-se mais fortes à medida que a ligação X-H se torna mais fraca, e as ligações geralmente tornam-se mais fracas à medida que os teatros ficam maiores, como mostrado na figura abaixo.

HF Ka = 7.2 x 10-4 BDE = 569 kJ/mol
HCl Ka = 1 x 106 BDE = 431 kJ/mol
HBr Ka = 1 x 109 BDE = 370 kJ/mol
HI Ka = 3 x 109 BDE = 300 kJ/mol

A Carga na Base do Ácido

A carga sobre uma molécula ou íon pode influenciar a sua capacidade de agir como um ácido ou uma base. Isto é claramente mostrado quando o pH de 0,1 M de soluções de H3PO4 e H2PO4-, HPO42-, e PO43-ion são comparados.

H3PO4 pH = 1.5
H2PO4- pH = 4,4
HPO42- pH = 9.3
PO43- pH = 12.0

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Os compostos tornam-se menos ácidos e mais básicos à medida que a carga negativa aumenta.

Acidez: H3PO4 > H2PO4-> HPO42-

Basicidade: H2PO4-< HPO42- < PO43-

O estado de oxidação do átomo central

Não há diferença na polaridade, tamanho ou carga quando se compara oxiácidos do mesmo elemento, como H2SO4 e H2SO3 ou HNO3 e HNO2, mas há uma diferença significativa nas forças destes ácidos. Considere os seguintes dados Ka,por exemplo.

H2SO4: Ka = 1 x 103 HNO3: Ka = 28
H2SO3: Ka = 1,7 x 10-2 HNO2: Ka = 5,1 x 10-4

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A acidez destes oxiácidos aumenta significativamente à medida que o estado de oxidação do átomo central se torna maior. O H2SO4 é um ácido muito mais forte que o H2SO3, e o HNO3 é um ácido muito mais forte que o HNO2. Esta tendência é mais visível nos quatro oxiácidos do cloro.

Oxiácido Ka > Oxidação
Número de
Cloro
HOCl 2.9 x 10-8 +1
HOClO >1.1 x 10-2 +3
HOClO2 5.0 x 102 +5
HOClO3 1 x 103 +7

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Este factor da diferença de 1011 no valor do ácido hipocloroso Kafor (HOCl) e do ácido perclórico (HOClO3) pode ser atribuída ao facto de existir apenas um valor para a teleconegatividade de um elemento, mas a tendência de um átomo a rastejar electrões para si próprio aumenta à medida que o número de oxidação do átomo aumenta.

À medida que o número de oxidação do átomo de cloro aumenta, a teatom torna-se mais electronegativa. Isto tende a retirar electrões dos átomos de oxigénio que rodeiam o cloro, tornando os átomos de oxigénio também mais electronegativos, como se mostra na figura abaixo. Como resultado, a ligação O-H torna-se mais polar, e o composto torna-se mais ácido.


Practice Problema 6:

Para cada um dos pares seguintes, vamos prever qual composto é o ácido mais forte.

(a) H2O ou NH3

(b) NH4+ ou NH3

(c) NH3 ou PH3

(d) H3PO4 ou H3PO3

Clique aqui para verificar sua resposta ao Problema de Prática 6

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O As forças relativas do basescan Brnsted devem ser previstas a partir das forças relativas dos seus conjugados ácidos combinados com a regra geral de que o mais forte de um par de ácidos tem sempre a base conjugada mais fraca.


Problema 7 da prática:

Para cada um dos seguintes pares de compostos, predizer qual composto é a base mais forte.

(a) OH- ou NH2-

(a) OH- ou NH2-

(c) NH2- ou PH2-

(d) NO3- ou NO2-

Clique aqui para verificar a sua resposta ao Problema de Prática 7:

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